专利名称：一种新型切光片及光源发生装置和红外气体分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型切光片，更具体的说，涉及一种应用于光源发生装置的 新型切光片及使用一个该切光片的光源发生装置和红外气体分析仪。
背景技术：
一台红外线气体分析仪器的传感器部分主要由红外线辐射光源发生装置、气室和 接收器三大部件组成，红外线辐射光源发生装置是红外线气体分析仪器的重要组成部分， 其主要作用就是提供一定波长范围的、稳定可靠的红外光束。其中，对红外线辐射光源的要 求主要有以下三点a、红外光束的波长和辐射能量稳定；b、辐射能量应集中在待分析组分特征吸收光谱范围内；C、红外光束的中心与气室的光路中心尽量重合。红外线辐射光源发生装置主要由辐射源、反射镜、切光片和同步电机四部分组成。 各部分的作用分别为辐射源用来发出波长和辐射能量稳定的红外光束；反射镜使红外光 束汇集在一个中心线；同步电机用来带动切光片对红外光束按一定频率进行调制；切光片 是把辐射源射入气室的红外光束调制成为频率固定的间断的光束。由上所述，可知切光片把辐射源发出的红外光束调制成为频率固定的光束，从而 使接收器的输出信号成为交流信号便于放大，同时改善接收器的相应时间特性。在通常结 构中，切光片一般位于红外线辐射源与气室之间，由安装在光源上的同步电机带动旋转。切光片一般采用不反光的金属薄片制作，几何形状有多种，常见的有单通式电容 薄膜微音器式检测器配用的半圆形切光片，双通式配用的十字形、三叶片形切光片和时间 双光路即集合单光路式仪器配用的切光片。现有技术中，参见图1，各标号分别代表1、外罩；2、同步电机；3、光源外壳；4、光 电耦合器；5、柔性软管；6、反射体；7-1、调制切光片；7-2、红外切光片；8、灯丝部件；9、中 间轴。现有技术红外线辐射光源的结构设计为两组切光片，同步电机2置于外罩1上侧 内部光源外壳3中心上方，在光源外壳3内，以中间轴9为中心，光电耦合器4和反射体6 分置其两侧，调制切光片7-1安装在主轴上，其叶片穿过光电耦合器4的狭缝，红外切光片 7-2安装在反射体6前端，红外切光片7-2的槽孔位于反射体6中央部位灯丝部件8下方， 同步电机2通过柔性软管5与中间轴13连接，灯丝部件8固定于光源外壳3并置于反射体 6焦点处。上述结构中一组较大的红外切光片7-2置于红外辐射源与气室之间，用于调制红 外光束产生调制信号，另一组较小的调制切光片7-1则与光电耦合器4配合，用于产生与 调制信号同频率的载波信号，两组信号通过相敏检波后输出具有一定抗干扰能力的输出信 号。从上述两组切光片的制造与安装原理来看，虽然两组切光片可以安装在同一个同步电机的轴上，但是由于是一前一后嵌套在同步电机的轴上，在运行过程中，由于连接处可 能出现滑动致使两组切光片出现不同步的情况，另外，由于制造工艺的影响也会导致调制 信号和载波信号不能够稳定，或是调制信号和载波信号不能够同步，从而影响接收器对信 号的接收。其次，从仪器灵敏度和稳定性角度看，切光片对红外光束进行调制时，调制频率的 增高会导致一个周期内接收器的接收气室接收到的辐射能减小，信号降低，频率超过一定 程度后，灵敏度的下降更快，即输出信号下降更快，另外，接收器内部气体的热量与压力的 传递跟不上辐射能的变化，从而影响仪器的稳定性和灵敏度。

实用新型内容为解决以上问题，本实用新型提供了一种应用于光源发生装置的新型切光片及使 用一个该切光片的光源发生装置和红外气体分析仪。一种新型切光片，其特征在于所述切光片为叶式切光片，切光片沿圆周方向依次 分布有等量的叶片和测量边光束的透光孔，且各自所对的圆心角相等；叶片内侧有参比边 光束的透光孔。所述切光片为两叶式切光片，切光片沿圆周方向依次分布有叶片和测量边光束的 透光孔共两组，且各自所对的圆心角为90° ；叶片内侧有参比边光束的透光孔。所述的切光片使用的材料为表面进行发黑处理的厚度为0. 5mm的LF5铝板。一种辐射光源发生装置，其特征在于，包括光源外壳、灯丝气室、切光片、光电耦合 器和同步电机，同步电机安装在光源外壳的前端中心的外侧，同步电机转动轴通过柔性软 管由同步电机延伸至光源外壳内，灯丝气室和光电耦合器位于同步电机转动轴的同侧并沿 轴向依次排列，切光片安装在同步电动机转动轴上，其扇叶穿过光电耦合器的狭缝；所述切 光片为上述新型切光片。所述灯丝气室在光源外壳内、由氟化钙晶片和带反射镜的辐射源即灯丝构成。红外光调制频率为8. 33HZ。辐射源波长范围为2 12 μ m。一种红外气体分析仪，其特征在于，包括上述新型切光片。一种红外气体分析仪，其特征在于，包括上述光源发生装置。本实用新型综合考虑切光片在只使用一个切光片的辐射光源发生装置中的信号 的大小与稳定性等指标的前提下开发出本实用新型构型的切光片。本实用新型采用的辐射源波长范围为2 12 μ m，同步电机转速为250转/分，即 对光源的工作频率进行了改进，将红外光调制频率由12. 5HZ降低为8. 33HZ，由于调制频率 的降低，可以使接收器的接收气室在一个周期内接收到的辐射能不会减小，信号不会降低， 接收器内部气体的热量与压力的传递可以跟上辐射能的变化，因此，调制频率的降低，提高 了机械稳定性能，使信号能够更加稳定的输出，有助于提高仪器的灵敏度与稳定性。红外气体分析仪的气室从中部隔开，分成两个部分。一个部分完全封闭，其中充入 不吸收辐射光的气体(参比边)；另一个部分有两个通气孔，用来通入被测量气体，被测气 体要吸收辐射光(测量边)。当切光片转动时，由于切光片的结构设计，可以使两个部分交 替的接收到辐射光线，则接受器内的接受装置就可以交替的接收到辐射能量的变化。当切光片阻挡住测量边时，参比边可以通光，则接收器接收到全部辐射能；当切光片阻住参比边 时，测量边可以通光，接收器接受到的辐射能变弱。切光片不停转动，交替阻挡两边，接收器 接收到的辐射能也交替变化，产生调制信号信号。切光片同时也穿过光耦的狭缝，同样的由 于切光片上扇叶的设计时光耦产生一组载波信号。调制信号和载波信号在电路中进行比 较。由于是同一个切光片对红外辐射信号完成的调制和载波，而且该切光片的设计为等分 圆周，使得光源参比边与测量边基本保持透光时间一致，即保证了载波信号与调制信号的 周期一致性与可控性，避免了现有技术中使用两个切光片而导致的调制信号与载波信号不 稳定或不同步的问题，提高了接收器接收到的辐射源信号的稳定性和同步性。

图1为现有技术中一种红外线光源发生装置结构图；图2为一种新型红外线辐射光源发生装置前视图；图3为一种新型红外线辐射光源发生装置侧视图；图4为一种两叶式切光片的外形设计图。图2-图4中各标号列示如下1、光源外壳；2、切光片；3、氟化钙晶片；4、光电耦合器；5、带反射镜的辐射源(灯 丝)；6、同步电机；7、参比边透光孔；8、测量边透光孔；9、同步电机转动轴
具体实施方式
以下结合附图和本实用新型的实施方式作进一步详细说明。本实用新型提供了一种应用于光源发生装置的新型切光片及使用该切光片的光 源发生装置和红外气体分析仪。如图4所示，一种新型两叶式切光片，切光片沿圆周方向依次分布有叶片和使光 源测量边光束透过而遮挡参比边光束的测量透光孔8共两组，且各自所对的圆心角为90° ； 叶片内侧有使光源参比边光束透过而遮挡测量边光束的参比边透光孔7。所述的切光片使用的材料为表面进行发黑处理的厚度为0. 5mm的LF5铝板。本实用新型提供的切光片综合考虑在只使用一个切光片的辐射光源发生装置中 的信号的大小与稳定性等指标的前提下开发出本实用新型构型的切光片。如图2、3所示的一种辐射光源发生装置，其特征在于，包括光源外壳1、灯丝气室、 切光片2、光电耦合器4和同步电机6，同步电机6安装在光源外壳1前端中心的外侧，在光 源外壳1内，由氟化钙晶片3及带反射镜的辐射源(灯丝)5构成的充满保护性气体的灯丝 气室和光电耦合器4位于同步电机转动轴的同侧并沿轴向依次排列，同步电机转动轴通过 柔性软管由同步电机延伸至光源外壳内，切光片2安装在同步电动机转动轴9上，切光片2 的扇叶穿过光电耦合器4的狭缝；所述切光片2为新型两叶式切光片，切光片沿圆周方向依 次分布有叶片和使光源测量边光束透过而遮挡参比边光束的测量透光孔8共两组，且各自 所对的圆心角为90° ；叶片内侧有使光源参比边光束透过而遮挡测量边光束的参比边透光 孔7。该辐射光源发生装置采用的辐射源波长范围为2 12 ii m，同步电机6转速为250 转/分，即对光源的工作频率进行了改进，将红外光调制频率由12. 5HZ降低为8. 33HZ，由于调制频率的降低，可以使接收器的接收气室在一个周期内接收到的辐射能不会减小，信号 不会降低，接收器内部气体的热量与压力的传递可以跟上辐射能的变化，因此，调制频率的 降低，提高了机械稳定性能，使信号能够更加稳定的输出，有助于提高仪器的灵敏度与稳定 性。 一种红外气体分析仪，采用上述新型切光片及辐射光源发生装置。红外气体分析 仪的气室从中部隔开，分成两个部分。一个部分完全封闭，其中充入不吸收辐射光的气体 (参比边)；另一个部分有两个通气孔，用来通入被测量气体，被测气体要吸收辐射光(测 量边)。当切光片2转动时，由于切光片2的结构设计，可以使两个部分交替的接收到辐射 光线，则接受器内的接受装置就可以交替的接收到辐射能量的变化。当切光片阻挡住测量 边时，参比边可以通光，则接收器接收到全部辐射能；当切光片阻住参比边时，测量边可以 通光，接收器接受到的辐射能变弱。切光片不停转动，交替阻挡两边，接收器接收到的辐射 能也交替变化，产生调制信号。切光片同时也穿过光电耦合器4的狭缝，同样的由于切光片 2上扇叶的设计时光电耦合器4产生一组载波信号。调制信号和载波信号在电路中进行比 较。由于是同一个切光片2对红外辐射信号完成的调制和载波，而且该切光片2的设计为 等分圆周，使得光源参比边与测量边基本保持透光时间一致，即保证了载波信号与调制信 号的周期一致性与可控性，避免了现有技术中使用两个切光片而导致的调制信号与载波信 号不稳定或不同步的问题，提高了接收器接收到的辐射源信号的稳定性和同步性。
权利要求一种新型切光片，其特征在于所述切光片为叶式切光片，切光片沿圆周方向依次分布有等量的叶片和测量边光束的透光孔，且各自所对的圆心角相等；叶片内侧有参比边光束的透光孔。
2.根据权利要求1所述的新型切光片，其特征在于所述切光片为两叶式切光片，切光 片圆周外侧依次分布有叶片和测量边光束的透光孔共两组，且各自所对的圆心角为90° ； 叶片内侧有参比边光束的透光孔。
3.根据权利要求1所述的新型切光片，其特征在于使用的材料为表面进行发黑处理 的厚度为0. 5mm的LF5铝板。
4.一种光源发生装置，其特征在于包括光源外壳、灯丝气室、切光片、光电耦合器和 同步电机，同步电机安装在光源外壳的前端中心的外侧，同步电机转动轴通过柔性软管由 同步电机延伸至光源外壳内，灯丝气室和光电耦合器位于同步电机转动轴的同侧并沿轴向 依次排列，切光片安装在同步电动机转动轴上，其扇叶穿过光电耦合器的狭缝；所述切光片 为权利要求1-3任一所述的切光片。
5.根据权利要求4所述的光源发生装置，其特征在于所述灯丝气室在光源外壳内、由 氟化钙晶片和带反射镜的辐射源即灯丝构成。
6.根据权利要求4所述的光源发生装置，其特征在于红外光调制频率为8.33HZ。
7.根据权利要求4所述的光源发生装置，其特征在于所述辐射源波长范围为2 12 μ m。
8.—种红外气体分析仪，其特征在于，包括一种新型切光片，所述切光片为如权利要求 1-3任一所述的切光片。
9.一种红外气体分析仪，其特征在于，包括一种光源发生装置，所述光源发生装置为如 权利要求4-7任一所述的光源发生装置。
专利摘要本实用新型涉及一种应用于光源发生装置的新型切光片及使用该切光片的光源发生装置和红外气体分析仪。所述切光片为叶式切光片，切光片圆周外侧依次分布有等量的叶片和测量边光束的透光孔，且各自所对的圆心角相等；叶片内侧有参比边光束的透光孔。一种使用一个该新型切光片的辐射光源发生装置和红外气体分析仪，所述切光片穿过光电耦合器的狭缝，同时产生调制信号和载波信号避免了现有技术中使用两个切光片而导致的调制信号与载波信号不稳定或不同步的问题。
文档编号G01N21/35GK201707286SQ20102018995
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月12日 优先权日2010年5月12日
发明者杜文博, 胡体宝, 蒋渝广 申请人:重庆川仪分析仪器有限公司